Corso di Laurea a ciclo Unico in Ingegneria Edile‐Architettura Geotecnica e Laboratorio D.M. 14.01.2008 “Norme Tecniche per le Costruzioni” p Prof Ing Marco Favaretti Prof. Ing. Marco Favaretti e‐mail: [email protected] website: www.marcofavaretti.net 1 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 1. Premessa e oggetto 2 Sicurezza e prestazioni attese 2. Si i i 3. Azioni sulle costruzioni 4. Costruzioni civili ed industriali 5. Ponti 6. Progettazione geotecnica 7 Progettazione per azioni sismiche 7. Progettazione per azioni sismiche 8. Costruzioni esistenti 9. Collaudo statico 10. Redazione dei progetti strutturali esecutivi e delle relazioni di calcolo p p 11. Materiali e prodotti per uso strutturale 12. Riferimenti tecnici 2 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 1. Oggetto Le presenti N.T. definiscono i principi per: • Progetto • Esecuzione delle costruzioni • Collaudo nei riguardi delle prestazioni loro richieste in termini di requisiti essenziali di: • resistenza meccanica e stabilità • anche in caso di incendio • di durabilità d bilità 3 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 ... Le N.T.: • forniscono i criteri generali di sicurezza • precisano le azioni che devono essere utilizzate tili t nell progetto tt • definiscono le caratteristiche materiali e dei prodotti dei • trattano gli aspetti attinenti alla sicurezza strutturale t tt l delle d ll opere. 4 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 ….. per l’ottenimento delle prescritte prestazioni, per quanto non espressamente specificato f nell presente documento, ci si può riferire a normative di comprovata validità e ad altri documenti tecnici elencati nel Cap. Cap 12. 12 In particolare quelle fornite dagli Eurocodici con le relative Appendici Nazionali costituiscono i di i i di comprovata validità indicazioni lidi à e forniscono f i il sistematico supporto applicativo delle presenti norme. 5 Costituiti da 10 standards inerenti inerenti alla progettazione di opere edili e civili. Sono a loro volta Sono a loro volta divisi in 58 parti e sotto parti, accompagnati dalle Appendici g Nazionali degli SM EC STRUTTURALI 6 A. Bond, A. Harris: Decoding Eurocode 7 – Taylor & Francis, 2008 EN 1990: basis of structural design EN 1991: actions on structures EN 1992: design of concrete structures EN 1992: design of concrete structures EN 1993: design of steel structures EN 1994: design of composite steel and concrete strutctures EN 1995: design of timber structures EN 1995: design of timber structures EN 1996: design of masonry structures EN 1999: design of aluminium structures EN 1997: geotechnical design (2 parti) EN 1998: design of strctures for earthquake resistance (6 parti) 7 Evoluzione della normativa geotecnica italiana Periodo < 2003 ≥ 2003 ≥ 2005 ≥ 2008 EUROPA Condizioni statiche Condizioni sismiche D.M. LL. PP. 11.03.1988 D.M. LL.PP. 16.01.1996: “Norme tecniche riguardanti le indagini sui “Norme tecniche per le costruzioni in zone terreni e sulle rocce rocce, ….” sismiche” sismiche D.M. LL. PP. 11.03.1988 O.P.C.M. n.3274 (20.3.03) Ministero Infrastrutture e Trasporti “Norme tecniche per le costruzioni” O P C M n.3431 O.P.C.M. 3431 (3.5.05) (3 5 05) D.M. 14.01.2008 D.M. 14.01.2008 “ “Norme tecniche per le costruzioni “ “Norme tecniche per le costruzioni EN 1997-2004: EN 1998-2003: Design provisions for Geotechnical design earthquake resistance of structures 8 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 2. Sicurezza e prestazioni attese 2 1 Principi fondamentali 2.1. Principi fondamentali Le opere e gli elementi strutturali devono essere progettate, progettate eseguite, collaudate e soggette a manutenzione in modo tale d da consentirne ti l la prevista it utilizzazione, tili i i in f forma economicamente sostenibile e con il livello di sicurezza previsto dalle presenti norme. La sicurezza e le p prestazioni di un’opera p o di una p parte di essa devono essere valutate in relazione agli SL che si possono verificare durante la vita nominale. nominale SL è la condizione superata la quale l’opera non soddisfa più le esigenze per le quali è stata progettata. 9 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 In particolare, secondo quanto stabilito nei capitoli specifici, le opere e le varie tipologie strutturali devono soddisfare i seguenti requisiti: ‐sicurezza sicurezza nei confronti di stati limite ultimi (SLU): capacità di evitare crolli, perdite di equilibrio e dissesti gravi, totali o parziali,, che p p possano compromettere p l’incolumità delle p persone ovvero comportare la perdita di beni, ovvero provocare gravi danni ambientali e sociali, ovvero mettere fuori servizio l’opera; ‐sicurezza nei confronti di stati limite di esercizio (SLE): tutti i requisiti atti a garantire le prestazioni previste per le condizioni di esercizio; ‐ robustezza nei confronti di azioni eccezionali: capacità di evitare danni sproporzionati rispetto all’entità delle cause 10 innescanti quali incendio, esplosioni, urti. Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Il superamento di uno SLU ha carattere irreversibile e si definisce collasso. Il superamento di uno SLE può avere carattere reversibile o irreversibile. Per le opere esistenti è possibile fare riferimento a livelli di sicurezza diversi da quelli delle nuove opere ed è anche possibile considerare solo gli SLU. La durabilità, definita come conservazione delle caratteristiche fi i h e meccaniche fisiche i h dei d i materiali i li e delle d ll strutture, proprietà i à essenziale affinché i livelli di sicurezza vengano garantiti durante tutta la vita dell dell’opera opera, deve essere garantita attraverso una opportuna scelta dei materiali e un opportuno dimensionamento delle strutture, comprese le eventuali misure di protezione e manutenzione. 11 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 I prodotti ed i componenti utilizzati per le opere strutturali devono essere chiaramente identificati in termini di caratteristiche meccanico – fisico ‐ chimiche indispensabili alla valutazione della sicurezza e dotati di idonea qualificazione. I materiali ed i p prodotti, p per p poter essere utilizzati nelle opere p previste dalle presenti norme devono essere sottoposti a procedure e prove sperimentali di accettazione. Le prove e le procedure di accettazione sono definite nelle parti specifiche delle presenti norme riguardanti i materiali. La fornitura di componenti, sistemi o prodotti, impiegati per fini strutturali, deve essere accompagnata da un manuale di installazione e di manutenzione da allegare alla 12 documentazione dell’opera. Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 I componenti, sistemi e prodotti, edili od impiantistici, non facenti parte del complesso strutturale, ma che svolgono funzione statica autonoma, devono essere progettati ed installati nel rispetto dei livelli di sicurezza e delle prestazioni prescritte di seguito prescritti. LLe azioni i i da d prendere d i conto in t devono d essere assunte t in i accordo con quanto stabilito nei relativi capitoli delle presenti norme. In mancanza di specifiche indicazioni, si dovrà fare ricorso ad opportune indagini, eventualmente anche sperimentali, o a normative di comprovata validità. validità 13 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 2.2.1 STATI LIMITE ULTIMI (SLU) a) perdita di equilibrio della struttura o di una sua parte; b) spostamenti o deformazioni eccessive; c) raggiungimento della massima capacità di resistenza di parti di strutture, collegamenti, fondazioni; d) raggiungimento della massima capacità di resistenza della struttura nel suo insieme; e) raggiungimento di meccanismi di collasso nei terreni; f) rottura di membrature e collegamenti per fatica; g) rottura di membrature e collegamenti per altri effetti dipendenti dal tempo; h) instabilità di parti della struttura o del suo insieme; 14 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 2.2.2 STATI LIMITE DI ESERCIZIO (SLE) a) danneggiamenti locali (ad es. eccessiva fessurazione del calcestruzzo) che possano ridurre la durabilità della struttura, la sua efficienza o il suo aspetto; b) spostamenti e deformazioni che possano limitare ll’uso uso della costruzione, la sua efficienza e il suo aspetto; c)) spostamenti t ti e deformazioni d f i i che h possano compromettere tt l’efficienza e l’aspetto di elementi non strutturali, impianti, macchinari; d) vibrazioni che possano compromettere l’uso della costruzione; e) danni per fatica che possano compromettere la durabilità; f) corrosione e/o eccessivo degrado dei materiali in funzione 15 dell’ambiente di esposizione; Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 2.2.3 VERIFICHE Le opere strutturali devono essere verificate: a) per gli SLU che possono verificarsi, in conseguenza alle diverse combinazioni delle azioni; b) per gli SLE definiti in relazione alle prestazioni attese. Le verifiche di sicurezza delle opere devono essere contenute nei documenti di p progetto, g con riferimento alle prescritte caratteristiche meccaniche dei materiali e alla caratterizzazione geotecnica del terreno, dedotta in base a specifiche indagini. 16 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 … La struttura deve essere verificata nelle fasi intermedie, tenuto conto del processo costruttivo; le verifiche per queste situazioni transitorie sono generalmente condotte nei confronti dei soli stati limite ultimi. ultimi Per le opere per le quali nel corso dei lavori si manifestino situazioni significativamente difformi da quelle di progetto occorre effettuare le relative necessarie verifiche. 17 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 2.3 VALUTAZIONE DELLA SICUREZZA Per la valutazione della sicurezza delle costruzioni si devono adottare criteri probabilistici scientificamente comprovati. Nel seguito sono normati i criteri del metodo semiprobabilistico agli SL basati sull’impiego dei coefficienti parziali di sicurezza, che sono applicabili nella generalità d i casi.i dei Per opere di particolare importanza si potranno adottare metodi di livello superiore i trattii da d documentazione d i tecnica i di comprovata validità. lidi à Secondo il metodo semiprobabilistico agli SL, la sicurezza strutturale deve essere verificata tramite il confronto tra la resistenza e l’effetto delle azioni. Per la sicurezza strutturale, la resistenza dei materiali e le azioni sono rappresentate dai valori caratteristici, Rki e Fkj definiti, rispettivamente, come il frattile inferiore delle resistenze resisten e e il frattile (superiore (s periore o inferiore) delle azioni che minimizzano la sicurezza. 18 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 .... In genere, i frattili sono assunti pari al 5%. Per le grandezze con piccoli coefficienti di variazione, ovvero per grandezze che non riguardino univocamente resistenze o azioni, si possono considerare frattili al 50% (valori mediani). Per la sicurezza di opere e sistemi geotecnici, i valori caratteristici dei parametri fisico‐meccanici dei terreni sono definiti nel § 6.2.2. La verifica p della sicurezza nei riguardi degli SLU di resistenza si ottiene con il “metodo dei coefficienti parziali di sicurezza” espresso come: Rd ≥ Ed (2.2.1) • Rd è la resistenza di progetto, progetto valutata in base ai valori di progetto Rdi = Rki / Mi della resistenza dei materiali ed ai valori nominali delle grandezze geometriche interessate; • Ed è il valore di progetto dell’effetto delle azioni, valutato in base ai valori di progetto Fdj = Fkj∙Fj delle azioni combinate (§ 2.5.3) 2 5 3) ed ai valori nominali delle grandezze geometriche interessate. 19 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 .... I coefficienti parziali di sicurezza, Mi e Fj , associati rispettivamente al materiale i‐esimo i esimo e all all’azione azione j‐esima, j esima coprono la variabilità delle rispettive grandezze e le incertezze relative l ti alle ll tolleranze t ll geometriche t i h e alla ll affidabilità ffid bilità del d l modello di calcolo. La verifica della sicurezza nei riguardi degli SLE si esprime controllando aspetti p di funzionalità e stato tensionale. 20 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 8.3. Valutazione della sicurezza La valutazione della sicurezza e la progettazione degli interventi sulle costruzioni esistenti potranno essere eseguiti con riferimento ai soli SLU; nel caso in cui si effettui la verifica degli SLE i relativi livelli di prestazione possono essere g p p stabiliti dal Progettista di concerto con il Committente. 12. Riferimenti tecnici Possono essere utilizzati anche altri codici internazionali, purché sia dimostrato che garantiscano livelli di sicurezza non purché sia dimostrato che garantiscano livelli di sicurezza non inferiori a quelli delle presenti N.T. 21 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 6 ‐ PROGETTAZIONE GEOTECNICA 6.1 DISPOSIZIONI GENERALI 6.1.1 OGGETTO DELLE NORME Il presente capitolo riguarda il progetto e la realizzazione: • delle opere di fondazione; delle opere di fondazione; • delle opere di sostegno; • delle opere in sotterraneo; delle opere in sotterraneo; • delle opere e manufatti di materiali sciolti naturali; • dei fronti di scavo; d i f ti di • del miglioramento e rinforzo dei terreni e degli ammassi rocciosi; • del consolidamento dei terreni interessanti opere esistenti, nonché la valutazione della sicurezza dei pendii e la fattibilità di opere che hanno riflessi su grandi aree riflessi su grandi aree. 22 EC 7 – PRINCIPI (lettera (P)) EC 7 – PRINCIPI (lettera (P)) (1) affermazioni di carattere generale e definizioni inderogabili (2) requisiti e modelli analitici inderogabili, a meno di specifiche concessioni previste dalla norma ESEMPIO ‐ 2.2. Design situations (1)P – Both short (1)P Both short‐term term and long and long‐term term design situations shall be design situations shall be considered La progettazione geotecnica deve essere condotta conside‐rando la La progettazione geotecnica deve essere condotta conside rando la condizione sia a breve termine, sia a lungo termine 23 EC 7 – Regole di applicazione EC 7 – Regole di applicazione Contrassegnate solo con nr. tra parentesi [es. : (1)] sono esempi di regole e procedure, generalmente accettate, che soddisfano i principi ed i relativi requisiti. p p q 24 EC 7 ‐ DEFINIZIONI EC 7 ‐ Azione geotecnica Azione (forza o deformazione imposta) applicata alla Azione (forza o deformazione imposta) applicata alla struttura da terreno, acqua libera e sotterranea quando le azioni derivano da un’unica origine devono essere f fattorizzate allo stesso modo sia che il loro effetto sia favorevole o i ll d i h il l ff i f l sfavorevole (analisi di stabilità o progetto di opere di sostegno: il peso del terreno può dare origine ad azioni favorevoli e sfavorevoli). 25 EC 7 ‐ DEFINIZIONI EC 7 ‐ Esperienza comparabile EC7 consente di considerare informazioni già a disposizione, relative al sottosuolo, se: • sono sufficientemente documentate, • viene coinvolto lo stesso tipo di terreno o di roccia, • per questo ci si aspetta un comportamento meccanico simile da un punto di vista geotecnico • sono coinvolte strutture analoghe. sono coinvolte strutture analoghe 26 EC 7 ‐ DEFINIZIONI EC 7 ‐ Terreno Terra, roccia, riporto nella posizione precedente i i ll ii d l’esecuzione dei lavori di costruzione Valore derivato Parametro geotecnico ottenuto attraverso teorie e correlazioni (anche empiriche) dai risultati di prove correlazioni (anche empiriche) dai risultati di prove sperimentali 27 EC 7 ‐ DEFINIZIONI EC 7 ‐ Resistenza Capacità di sopportare le azioni senza giungere a rottura. (es.: il termine viene usato in EC7 anche per esprimere la capacità portante, la resisten a allo scorrimento, ecc.) portante, la resistenza allo scorrimento, ecc.) D Dato geometrico (a) i ( ) quota e pendenza di una superficie, livelli dell’acqua, livelli delle superfici di separazione tra litotipi differenti, quote di scavo, dimensioni delle strutture geotecniche. 28 EC 7 – Principi base EC 7 – Principi base EC7 considera in particolare le opere di Catg. n.2. i “valori caratteristici” i “valori di progetto” pedice k pedice d 29 EC 7 – Valore caratteristico EC 7 – Valore caratteristico Considerando la variabilità di una grandezza, il g valore caratteristico è quello che, nell'arco di vita dell'opera dell opera, corrisponde ad una prefissata corrisponde ad una prefissata (generalmente piccola) probabilità per la grandezza di presentarsi con un valore più sfavorevole. sfavorevole. 30 EC 7 – Valore caratteristico EC 7 – Valore caratteristico Il valore caratteristico (2.4.5.2 – (2)P) è definito: “A cautious estimate of the value affecting the occurrence of the limit state”, f , i valori caratteristici delle proprietà fisiche e meccaniche dei p p terreni coincidono con quelli che usualmente utilizziamo nella p g progettazione tradizionale 31 EC 7 – Valore caratteristico EC 7 – Valore caratteristico Il valore caratteristico va scelto anche in base al particolare SL da analizzare, tenendo conto del volume di terreno coinvolto e del modo in cui il terreno viene sollecitato per uno specifico p SL. A parità di terreno possiamo quindi avere differenti valori caratteristici del parametro geotecnico (es.: ' al variare del meccanismo di collasso considerato) 32 EC 7 – Valore caratteristico EC 7 – Valore caratteristico Si definiscono i valori caratteristici ‐ delle azioni (F), ( ), ‐ dei parametri geotecnici (X) ‐ dei parametri geometrici (a) d i ti t i i( ) ed i corrispondenti valori di progetto ottenuti applicando un CP al valore caratteristico 33 EC 7 – Valore caratteristico EC 7 – Valore caratteristico 1 AZIONI 1. AZIONI ( (normativa) ti ) 2. RESISTENZE STRUTTURALI (statistica) 3. PROPRIETA’ GEOTECNICHE TERRENI (???) (3) i valori caratteristici delle proprietà fisiche e meccaniche coincidono con quelli che usualmente utilizziamo nella progettazione tradizionale Abbiamo fin qui utilizzato inconsapevolmente i valori f q p caratteristici dei parametri geotecnici!!! 34 EC 7 – Valore caratteristico e di progetto Valori caratteristici e valori di progetto entrano in gioco nel calcolo: in gioco nel calcolo: ‐ delle resistenze R ‐ degli effetti delle azioni E R R(F X ) R = R(F, X, a) E E(F X ) E = E(F, X, a) 35 EC 7 – AZIONI EC 7 – si considera il valore rappresentativo per tenere conto della possibilità che queste siano di tipo: ‐ permanente (pedice G) p (p ) ‐ variabile o accidentale (pedice Q) Il valore rappresentativo di un'azione è solo un particolare valore caratteristico che tiene conto del particolare valore caratteristico che tiene conto del modo in cui le azioni si manifestano. 36 Definizioni grandezze EN 1990‐2001 “Basis of Design” Simbologia Valore rappresentativo Fattore di combinazione Geotecnici Valore di progetto Valore caratteristico Valore di progetto Frep = F Fk 1 Fd = F Frep Xk Note Si ottiene combinando fra loro le azioni caratteristiche Fk permanenti, variabili e accidentali F coefficiente di sicurezza parziale Stima cautelativa di un parametro geotecnico Si ricava alternativamente: Xd 1)X 1) Xd = Xk/ / M Geometrici 2)Scelta diretta Valore nominale anom Valore di progetto ad = anom +/- a D t geometrico Dato ti a tolleranza ammessa da EC7 37 DM 1988 ‐ Progettazione Geotecnica SSLU (fondazione): la sicurezza è inglobata e garantita dal U (fonda ione): la sicure a è inglobata e garantita dal coefficiente globale di sicurezza Qlim FS 3 Qes Non si applicano CP: su carichi e su azioni su caratteristiche di resistenza del terreno 38 REQUISITI DI PROGETTO Il requisito più significativo introdotto dall’EC7 (EN 1997) è costituito dall’impegno alla progettazione agli stati limite: P i Per ciascuna situazione di progetto dovrà essere verificato che nessuno it i di tt d à ifi t h stato limite rilevante venga superato [EN 1997‐1 § 2.1(1)P] Per la maggior parte degli ingegneri geotecnici europei questa è la variazione i i più iù rilevante il i introdotta d nella ll filosofia fil fi progettuale l dall’EC7, distante dall’approccio delle tensioni ammissibili che consideravano un unico fattore di sicurezza globale. 39 REQUISITI DI PROGETTO La progettazione geotecnica tradizionale, usando il fattore di sicurezza unico globale, ha accumulato numerose esperienze per decenni e su questo approccio ha costruito metodi di calcolo assolutamente soddisfacenti per la pratica professionale. Ciò nonostante l’uso del fattore di sicurezza unico che tenga conto di tutte le incertezze dell dell’analisi analisi, sebbene conveniente dal punto di vista del calcolo, non consente un controllo adeguato dei differenti livelli di incertezza che caratterizzano le varie parti dell’analisi. 40 REQUISITI DI PROGETTO L’approccio agli stati limite impone al progettista di pensare con maggiore rigore ai possibili meccanismi di rottura e a quelle parti del procedimento di calcolo che rivestono maggiore incertezza. incertezza Questo conduce a definire livelli di affidabilità assai razionali per l’intera struttura. I CP dell’EC7 sono stati scelti in modo da giungere a soluzioni progettuali p g similari rispetto p aq quelle con CP gglobale unico. Questo per non disperdere il bagaglio di esperienze precedenti che non dovevano essere distrutte dall’introduzione ’ del nuovo approccio. 41 REQUISITI DI PROGETTO La filosofia degli stati limite è usata da molti decenni nella progettazione di strutture di acciaio, calcestruzzo armato e legno. L dd Laddove l struttura toccava terra in la i passato sorgevano difficoltà diffi l à analitiche. Gli EC presentano un approccio unificato per tutti i materiali che costituiscono la struttura e dovrebbero perciò creare minor confusione e ridurre ggli errori q quando consideriamo il p problema dell’interazione terreno‐struttura. 42 REQUISITI DI PROGETTO Gli stati limite dovranno essere verificati mediante: • calcolo, • misure prescrittive, • modelli sperimentali, sperimentali • prove di carico, • metodi osservazionali • attraverso una combinazione dei vari metodi Non tutti gli stati limite devono essere controllati esplicitamente: quelli che chiaramente governano la progettazione devono essere attentamente considerati, per gli altri è sufficiente un’esclusione ragionata. 43 Stati limite ultimi e di esercizio SLU: stato limite per cui si giunge alla rottura del terreno o d ll della struttura. Vengono distinti i seguenti SL: V di i i i i SL GEO/STR/EQU/UPL/HYD SLE: stato limite a cui corrispondono inaccettabili livelli di deformazione, di vibrazione, di rumore, di flusso di acqua o di contaminante 44 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 6.2.3.1 Verifiche nei confronti degli stati limite ultimi (SLU) Per ogni SLU deve essere rispettata la condizione Ed Rd Ed è il valore di progetto dell’azione o dell’effetto dell’azione Xk E d E F Fk ; ; ad M Rd è il valore di progetto della resistenza del sistema geotecnico Xk 1 Rd R F Fk ; ; ad R M 45 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Effetto delle azioni e resistenza sono espresse in funzione delle ‐ azioni di d progetto F Fk ‐ parametri geotecnici di progetto Xk / M ‐ geometria di progetto ad Nella formulazione della resistenza Rd, compare esplicitamente un coefficiente R che opera p direttamente sulla resistenza del sistema. La verifica della suddetta condizione deve essere effettuata impiegando diverse combinazioni di gruppi di CP, rispettivamente definiti per • le azioni (A1 e A2), • i parametrii geotecnici i i ( (M1 e M2) 2) • le resistenze (R1, R2 e R3). 46 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 6 2 3 1 1 Azioni 6.2.3.1.1 I CP F relativi alle azioni sono indicati in Tab. 6.2.I. Si deve comunque intendere che il terreno e l’acqua costituiscono carichi permanenti (strutturali) quando, quando nella modellazione utilizzata, contribuiscono al comportamento della opera con le loro caratteristiche di peso, peso resistenza e rigidezza. Nella valutazione della combinazione delle azioni i coefficienti di combinazione ijj devono essere assunti come specificato nel Cap. 2. 47 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Tabella 6.2.I – Coefficienti parziali per le azioni CARICHI EFFETTO Permanenti Favorevole (strutturali) Sfavorevole Permanenti portati (1) (non strutturali) Favorevole Variabili Sfavorevole Favorevole Sfavorevole COEFFICIENTE PARZIALE F G1 G2 Qi (A1) STR (A2) GEO 1,0 1,0 1,3 1,0 0,0 0,0 1,5 1,3 0,0 0,0 1,5 1,3 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. 48 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 6.2.3.1.2 Resistenze Il valore di progetto della resistenza Rd può essere determinato: a) in modo analitico, con riferimento al valore caratteristico dei parametri geotecnici del terreno, diviso per il CP m specificato nella successiva Tab. 6.2.II e tenendo conto, ove necessario, dei CP R specificati nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera; b) in modo analitico, con riferimento a correlazioni con i risultati di prove in sito, tenendo conto dei CP R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera; c) sulla base di misure dirette su prototipi, tenendo conto dei CP R riportati nelle tabelle contenute nei paragrafi relativi a ciascun tipo di opera. 49 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Tabella 6.2.II – CP per i parametri geotecnici del terreno Parametro al quale applicare il CP Coefficiente parziale M (M1) (M2) tan ′k ’ 1,0 1,25 c′k c’ 1,0 1,25 cuk cu 1,0 , 1,4 , 1,0 1,0 Per le rocce, al valore caratteristico della resistenza a compressione uniassiale qu deve essere applicato un CP deve essere applicato un CP qu =1,6. =1 6 Per ammassi rocciosi e terreni a struttura complessa, nella valutazione della resistenza caratteristica bisogna considerare natura e caratteristiche resistenza caratteristica, bisogna considerare natura e caratteristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità strutturali. 50 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 6.2.3.2 Verifiche nei confronti degli SLU idraulici Le opere geotecniche devono essere verificate nei confronti dei possibili stati limite di sollevamento o di sifonamento. Per la stabilità al sollevamento deve risultare che il valore di progetto dell’azione instabilizzante Vinst,d, combinazione di azioni permanenti (Ginst,d) e variabili (Qinst,d), sia della combinazione dei valori di progetto delle azioni stabilizzanti (Gstb,d) e delle resistenze ( d): (R ) Vinst,d Ginst,d Qinst,d G stb,d R d Per le verifiche di stabilità al sollevamento, i relativi CP sulle azioni sono indicati in Tab. 6.2.III. Tali coefficienti devono essere combinati in modo opportuno con quelli relativi ai parametri geotecnici (M2). 51 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Tabella 6.2.III – Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sollevamento verifiche nei confronti di SL di sollevamento CARICHI EFFETTO Permanenti (strutturali) Favorevole Sfavorevole (1) Permanenti portati (non strutturali) Variabili Favorevole Sfavorevole Favorevole Sfavorevole COEFFICIENTE PARZIALE SOLLEVAMENTO (EQU) G1 0,9 G2 00 0,0 Qi 0,0 1,1 1,5 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. 52 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Il controllo della stabilità al sifonamento si esegue verificando che il valore di progetto della pressione interstiziale instabilizzante (uinst,dd) valore di progetto della pressione interstiziale instabilizzante ) risulti ≤ al valore di progetto della tensione totale stabilizzante (σstb,d ) tenendo conto dei CP della Tab 6 2 IV: tb d), tenendo conto dei CP della Tab. 6.2.IV: uinst,d ≤ σstb,d Tabella 6.2.IV – Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sifonamento CARICHI Permanenti EFFETTO Favorevole Sfavorevole Permanenti non Favorevole strutturali(1) Sfavorevole Variabili Favorevole Sfavorevole COEFFICIENTE PARZIALE F G1 G2 Qi SIFONAMENTO (HYD) 0,9 1,3 0,0 15 1,5 0,0 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali siano compiutamente definiti e non 53 variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti. Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 In entrambe le verifiche,, nella valutazione delle p pressioni interstiziali, si devono assumere le condizioni più sfavorevoli, considerando i possibili effetti delle successioni stratigrafiche sul regime di pressione dell’acqua. Nelle verifiche al sifonamento, in presenza di adeguate conoscenze sul regime delle pressioni interstiziali, i coefficienti di sicurezza minimi sono indicati nella Tab. 6.2.IV. Valori superiori possono essere assunti e giustificati tenendo presente della pericolosità del fenomeno in relazione alla natura del terreno nonché dei possibili effetti della condizione di collasso. 54 SU SLU EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido, nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire resistenza STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa nel fornire resistenza. significativa nel fornire resistenza. UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi) 55 EN1990 ‐‐ Basis of structural design EN1990 g SLU 56 SSLU – U EQU QU Gli effetti delle azioni di progetto instabilizzanti Edstb,d (es.: momento ribaltante) e quelli delle azioni (es : momento ribaltante) e quelli delle azioni stabilizzanti Estb,d (es.: momento stabilizzante) devono soddisfare la relazione: E dstb,d E stb,d 57 SSLU – U EQU QU Edstb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)dstb Estb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)stb AZIONE SIMBOLO VALORE 1 G;dst 1 10 1,10 2 G;stb 0,90 1 Q;dst 1,50 2 Q;stb 0 Permanente F CP di sicurezza riferiti alle azioni permanenti (G) e variabili (Q) Non favorevole Favorevole Variabile Non favorevole Favorevole 1 destabilizzante 2 stabilizzante 58 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Tabella 6.2.I – Coefficienti parziali per le azioni CARICHI EFFETTO Permanenti (strutturali) Favorevole Sfavorevole (1) Permanenti portati (non strutturali) Variabili Favorevole Sfavorevole Favorevole Sfavorevole COEFFICIENTE PARZIALE SOLLEVAMENTO (EQU) G1 0,9 G2 0,0 Qi 0,0 11 1,1 1,5 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati, tamponature, tramezzi, intonaci, isolanti, ti t ti t t t i i t i i l ti controsoffitti ecc.) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni te po, s pot a o adotta e g stess coeff c e t a d pe e a o permanenti. 59 SSLU – U EQU QU Edstb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)dstb Estb,d = E (FFrep, Xk/M, ad)stb PARAMETRI TERRENO M CP riferiti ai CP riferiti ai parametri geotecnici geotecnici. SIMBOLO VALORE ’ c’ 1,25 1,25 Resistenza non drenata Resistenza non confinata cu qu 1,40 1 40 1,40 Peso di volume 1,00 Angolo resistenza taglio Coesione efficace 1 1 fattore applicato a tan ’ 60 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Parametro al quale applicare il CP Coefficiente parziale M (M1) (M2) tan ′k ’ 10 1,0 1 25 1,25 c′k cc’ 1,0 , 1,25 , cuk cu 1,0 1,4 1,0 1,0 Per le rocce, al valore caratteristico della resistenza a compressione uniassiale qu deve essere applicato un CP uniassiale q deve essere applicato un CP qu =1,6. =1 6 Per ammassi rocciosi e terreni a struttura complessa, nella valutazio‐ne della resistenza caratteristica bisogna considerare natura e carat teristiche della resistenza caratteristica, bisogna considerare natura e carat‐teristiche geometriche e di resistenza delle discontinuità strutturali. 61 SU SLU EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido, nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel fornire resistenza UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi) STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. resistenza GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa nel fornire resistenza. i ifi ti lf i it 62 UPL – rottura per sollevamento di struttura interrata per l’azione della sottospinta idraulica (1) della sottospinta idraulica (1) 1 – piano di falda 2 – superficie impermeabilizzata 63 UPL – rottura per sollevamento di rilevato arginale alleggerito durante una piena (2) durante una piena (2) 1 – piano dell’acqua 2 ‐ superficie impermeabilizzata 3 – materiale di alleggerimento 64 ULP – rottura per sollevamento del fondo scavo (3) 4 – superficie originaria del terreno 5 – sabbia 6 – argilla 6 7 ‐ ghiaia 65 UPL – rottura di platea eseguita sotto falda (4) 1 ‐ piano di falda; 1 piano di falda; 5 ‐ sabbia 2 ‐ superficie impermeabilizzata; 2 superficie impermeabilizzata; 6 ‐ sabbia; 8 ‐ sabbia iniettata 66 UPL ‐ rottura per sollevamento di struttura ancorata (5) 1 ‐ piano campagna (falda); 5 ‐ sabbia; 9 ‐ ancoraggio 67 UPL ‐ Sollevamento della costruzione o del terreno per sottopressioni idrauliche Il valore di progetto Vdst,d della combinazione delle azioni verticali destabilizzan‐ ti permanenti e variabili deve soddisfare la seguente condizione: Vdst,d dst d Gstb,d stb d Vdst,d dst d = Gdst,d dst d + Qdst,d dst d Gstb,d stb d Gdst;d, Q Qdst;d, G Gstb,d = azioni verticali ‐ = azioni verticali valori di progetto valori di progetto Gdst;d permanenti destabilizzanti, Qdst;d variabili destabilizzanti, Gstb,d permanenti stabilizzanti per la verifica al sollevamento. 68 Vdst,d = Gdst,d + Qdst,d Gstb,d UPL AZIONE SIMBOLO VALORE 1,1 FS 1,22 0,9 Permanente 1 G;dst 1,1 2 G;stb 0,9 1 Q;dst 1,5 Non favorevole Favorevole Variabile Non favorevole 1 destabilizzante 2 stabilizzante PARAMETRI TERRENO SIMBOLO VALORE ’ 1,25 C Coesione i efficace ffi c’ 1 25 1,25 Resistenza non drenata cu 1,40 Resistenza a trazione del palo s;t 1,40 Ancoraggio R 1,40 Angolo resistenza taglio 1 1 fattore applicato a tan ’ 69 Normee Tecnicche per le costrruzioni ‐ 2008 Tabella 6.2.III – Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sollevamento erifiche nei confronti di SL di solle amento CARICHI EFFETTO Permanenti (strutturali) Favorevole Sfavorevole (1) Permanenti portati (non strutturali) Variabili Favorevole Sfavorevole Favorevole Sfavorevole COEFFICIENTE PARZIALE SOLLEVAMENTO (EQU) G1 0,9 G2 00 0,0 Qi 0,0 1,1 1,5 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti permanenti. 70 UPL ‐1 m Livello iniziale ed esterno dell’acqua ‐4 m Fondo scavo e livello interno dell’acqua A ill sat = 20 kN/m Argilla 20 kN/ 3 Argilla sat = 20 kN/m3 ‐10 m Sabbia Gdst,d Gstb,d 10 kN/m3 * (10‐1) m * 1,1 20 kN/m3 * (10‐4) m *0,9 99 108 OK! 71 EC 7 – Verifiche agli SLU EQU: Perdita di equilibrio generale della struttura o del terreno, considerata come un corpo rigido nel quale le resistenze delle componenti strutturali e del terreno sono irrilevanti nel rigido, fornire resistenza UPL: Perdita di equilibrio della struttura o del terreno a causa del sollevamento per sottopressioni idrauliche o galleggiamento. HYD: Collasso del terreno causato da sifonamento o erosione interna (gradienti idraulici eccessivi) STR: Rottura interna o deformazione eccessiva della struttura o di elementi strutturali, compresi fondazioni, pali, dove la resistenza delle componenti strutturali risulta significativa nel fornire resistenza. resistenza GEO: Rottura o eccessiva deformazione del terreno dove la resistenza del terreno o roccia è significativa i ifi ti nell ffornire i resistenza. i t 72 HYD – rottura per sifonamento (1) heaving = sollevamento piping = sifonamento 1 - quota di scavo (sx); quota dell’acqua dell acqua (dx) 2 - acqua 3 - sabbia 73 HYD – rottura per sifonamento (2) 1 - falda freatica 2 - livello piezometrico nel sottosuolo permeabile 3 - terreno di bassa permeabilità 4 - sottosuolo p permeabile 5 - pozzo – punto di innesco del sifonamento 6 - fascia di possibile sifonamento 74 HYD ‐ Collasso del terreno causato da gradienti Co asso de te e o causato da g ad e t idraulici eccessivi (sifonamento) Alla base della stessa colonna di terreno, il valore di progetto della pressione interstiziale totale (udst,d) [o il valore di della pressione interstiziale totale (u [o il valore di progetto della forza di filtrazione (Sdst;d)], deve essere non maggiore del valore di progetto della tensione verticale totale i d l l di tt d ll t i ti l t t l (stb,d) stabilizzante [ovvero del peso immerso stabilizzante (G’stb:d)]: udst,d dst d stb,d stb d Sdst,d dst d G’stb,d stb d 75 HYD udst,d stb,d AZIONE Sdst,d G’stb,d SIMBOLO VALORE 1 G;dst 1 30 1,30 2 G;stb 0,90 1 Q;dst 1,50 Permanente N Non ffavorevole l Favorevole 1,3 FS 1,44 0,9 Variabile Non favorevole 1 destabilizzante 2 stabilizzante 76 Norme T Tecnich he per le costtruzion ni - 200 08 Tabella 6.2.IV – Coefficienti parziali sulle azioni per le verifiche nei confronti di SL di sifonamento CARICHI EFFETTO Permanenti (strutturali) Favorevole Permanenti portati (non strutturali) Variabili Sfavorevole (1) Favorevole Sf Sfavorevole l Favorevole Sfavorevole COEFFICIENTE PARZIALE F G1 G2 Qi SIFONAMENTO 09 0,9 1,3 0,0 15 1,5 0,0 1,5 (1) Nel caso in cui i carichi permanenti non strutturali (ad es. i carichi permanenti portati) siano compiutamente definiti e non variabili nel tempo, si potranno adottare gli stessi coefficienti validi per le azioni permanenti permanenti. 77 HYD p.c. + acqua -2 m -3 m Paratia verticale impermeabile Fondo F d scavo e lilivello ll interno dell’acqua -6 m Sabbia sat = 20 kN/m3 1,5 m -9 m Argilla (confine impermeabile) Sdst,d G’stb,d dst d G stb d 10 kN/m kN/ 3 * (3 (3m – 2m 2 )*1 1,5 5m*1 1,3 3 10 kN/m3 *(1,5 m * 3 m) * 0,9 = 19,5 27 OK! 78
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